[发明专利]一种点云重建方法、装置及系统

说明书

本申请公开了一种点云重建方法、装置及系统，涉及三维重建技术领域，该方法可以实现高精度、高密度的三维点云重建。该系统包括：光投射模块，用于将第一光信号和第二光信号分别投射到待测物体的表面；感光模块，用于接收第一光信号和待测物体表面作用后得到的第三光信号，以及，用于接收第二光信号和待测物体表面作用后得到第四光信号；点云重建模块，用于基于第一光信号和第三光信号重建第一三维点云，以及，用于基于第二光信号和第四光信号重建第二三维点云；点云融合模块，用于融合第一三维点云和第二三维点云，以得到待测物体的目标点云；其中，第一三维点云的精度高于第二三维点云的精度，第一三维点云的密度小于第二三维点云密度。

技术领域

本申请涉及三维重建技术领域，尤其涉及一种点云重建方法、装置及系统。

背景技术

飞行时间(time of flight，TOF)深度探测技术是计算机视觉领域中重要的三维重建技术，广泛应用于自动驾驶、增强现实(augmented reality，AR)/虚拟现实(virtualreality，VR)、工业机器人等领域。通常，TOF技术通过向待测物体持续发送光脉冲，然后通过测量传感器发射光脉冲与接收光脉冲的飞行时间间隔，从而计算得到待测物体的深度信息。通过TOF技术进行三维重建时，其具有抗干扰性强，探测速度快，且三维点云密度高等优点。

然而，基于TOF技术探测待测物体的深度信息重建的待测物体的三维点云时，存在多路径反射问题，从而使得重建的三维点云的精度较差，进而限制了其在测量精度要求较高的场景中的应用。

发明内容

本申请提供了一种点云重建方法、装置及系统，通过将精度较低的稠密点云(即三维点云密度高)和精度较高的稀疏点云(即三维点云密度较低)进行融合，从而实现高精度、高密度的三维点云重建。

为达上述目的，本申请提供如下技术方案：

第一方面，本申请提供了一种点云重建系统，该系统包括：光投射模块，用于将第一光信号和第二光信号分别投射到待测物体的表面。这里，第一光信号用于重建待测物体的第一三维点云，第二光信号用于重建待测物体的第二三维点云、其中，该第一三维点云的精度高于该第二三维点云的精度，该第一三维点云的密度小于该第二三维点云密度。感光模块，用于接收第一光信号和待测物体表面作用后得到的第三光信号，以及，用于接收第二光信号经待测物体表面反射得到第四光信号。点云重建模块，用于基于第一光信号和第三光信号重建第一三维点云，以及，用于基于第二光信号和第四光信号重建第二三维点云。点云融合模块，用于融合第一三维点云和第二三维点云，以得到待测物体的目标点云。

基于该系统，可以将具有高精度低密度的第一三维点云和具有低精度高密度的第二三维点云进行融合，从而实现为待测物体的重建具有高精度且高密度的点云。

在一种可能的设计方式中，如果上述第一光信号是用于投射具有预设编码图案的光信号，则第一三维点云是通过结构光技术构建的点云。如果上述第一光信号是光脉冲信号，则第一三维点云是基于飞行时间TOF技术构建的点云。

通过该可能的设计方式，点云重建系统可以通过结构光技术或TOF技术重建第一三维点云。

在另一种可能的设计方式中，如果上述第一光信号是用于投射具有预设编码图案的光信号，则上述光投射模块包括遮光格栅(或遮光掩膜)，该遮光格栅(或遮光掩膜)用于将光投射模块的光源信号调制为用于投射预设编码图案的光信号。

通过该可能的设计方式，可以实现投射第一光信号的光投射模块的微型化。

在另一种可能的设计方式中，如果上述的第二光信号是光脉冲信号，则上述的第二三维点云是通过TOF技术构建的点云。

通过该可能的设计方式，即可实现通过TOF技术重建第二三维点云。

在另一种可能的设计方式中，上述的点云融合模块，具体用于基于第一三维点云校正第二三维点云，以得到目标点云。